距離製圖(Distance)
距離製圖(Distance)根據每一柵格相距其最鄰近要素(“源”)的距離分析製圖,從而反映每一柵格與其鄰近源的相互關係。
作用:通過距離製圖,指導人們進行資源的合理規劃和利用。飛機失事緊急救援時從指定地區到最近醫院的距離;消防、照明等市政設施的布設及其服務區域分析等。可以根據某些成本因素找到A地到B地的最短路徑或者成本最低路徑。
1. 距離製圖基礎
1.1 源
源是距離分析中的目標或目的地,如學校、商場、水井、道路等。源表現在GIS數據特徵上是一些離散的點、線、面要素。要素可以相鄰,但屬性必須不同。源可以是柵格數據,也可以使用矢量數據表示。
1.2 成本
成本是到達目標、目的地的花費,包括金錢、時間、人們的喜好等等。影響成本的因素可以是一個,也可以有多個。成本柵格數據記錄了通過每一個單元的通行成本。
成本數據的製作一般是基於重分類功能完成。成本數據是一個獨立的數據,但有時會遇到需要考慮多個成本因素。此時,需要制定統一的成本分類體系,對單個成本按其大小進行分類,並對每一類別賦予成本量值,通常成本高的量值小,成本低的量值大。最後根據成本影響程度確定單個成本權重,依權重百分比加權求和,得到多個單成本因素綜合影響的成本柵格數據。
1.3 成本距離加權數據
成本距離加權數據也稱成本累計數據,記錄每個柵格到距離最近、成本最低的源的最少累加成本。成本距離加權考慮到事物的複雜性,對於基於複雜地理特性的分析非常有用。
例如不是所有道路都是平坦的,即使目的地就是山的另一邊,其直線距離很近,但翻過山要比直路難得多。如將時間作為成本,翻山需一小時,繞道需三十分鐘,則此時翻山的成本距離就要大於繞路的成本距離。
成本距離加權對動物遷移研究、顧客旅遊行為、道路、電力管線、輸油管道布設等的最低耗費成本計算非常有幫助。
1.4 距離方向數據
距離方向數據表示從一個單元出發,沿著最低累計成本路逕到達最近源的路線方向。
圖(a)為成本加權數據。圖(b)為與圖(a)相對應的方向數據,圖(c)為方向數據說明圖。
1.5 分配數據
分配數據記錄每一個單元點隸屬的以近源信息,單元值就是其最近源的值。在直線距離分析製圖中,分配函式用直線距離最鄰近分析方法識別單元歸屬哪個源;在成本距離加權分析中依據最短距離、最小累加通行成本識別單元歸屬於哪個源。
1.6 距離製圖函式
距離函式主要包括:
成本距離加權函式(Cost-Weighted Distance),通過成本因子修正直線距離,獲得每一單元到距離最近、成本最低源的最小累加成本。
成本方向加權函式(Cost-Weighted Direction)),提供完整的路線圖,圖中記錄從任一單元出發,沿著最小成本路徑,到最近源的路線。
成本分配加權函式(Cost-Weighted Allocation),在累加成本的基礎上計算最近源。
直線距離函式(Straight-Line Distance),量測每一單元到最近源的直線距離。
直線方向函式(Straight-Line Direction),計算每個單元最近源的方向,單位度。
直線分配函式(Straight-Line Allocation),賦予每個單元直線距離最近源的值。
最小成本路徑函式(Shortest Path),確認從某一目標點到一個源的最短路徑或最低成本路徑。
分配函式(Allocation),依據最鄰近分析原理識別單元歸屬於哪個源。
2. 直線距離
通過直線距離函式,計算每個柵格與最近源之間的歐氏距離,並按距離遠近分級。直線距離可以用於實現空氣污染影響度分析、尋找最近醫院、計算距最近超市的距離等操作。
3. 區域分配
通過分配函式將所有柵格單元分配給離其最近源。單元值存儲了歸屬源的標識值。分配功能可以用於超市服務區域劃分,尋找最鄰近學校,找出醫療設備配備不足地區等分析。
4. 成本距離加權
通過成本距離加權函式,計算出每個柵格到距離最近、成本最低源的最少累加成本。同時可生成二個相關輸出:成本方向數據和成本分配數據。成本距離加權數據表示了每一個單元到它最近源的最小累積成本。成本方向數據表示了從每一單元出發,沿著最低累計成本路逕到達最近源的具體路線。成本分配數據記錄每個單元的隸屬源信息。
5. 最短路徑
通過最短路徑函式獲取從一個源或一組源出發,到達一個目的地或一組目標地的最短直線路徑或最小成本路徑。最短路徑分析可找到通達性最好好的路線,或找出從居民地到達超市的最優路徑。